AMİNO ASİTLER. Amino asitlerin Genel Yapısı

Transkript

1 Alanin AMİNO ASİTLER Prof Dr M KONUK, Dr R Liman Arjinin Amino Asitler Proteinlerin temel yapıtaşıdır İstisnalar l haricinde; tüm proteinler 20 farklı a.a. ten meydana gelir. Proteinlerin içerisinde farklı sayıda ve dizide bulunan amino asitler farklı yapıda ve fonksiyonda binlerce çeşit protein oluşumuna neden olur. Tarihçesi İlk defa 1806 yılında kuş konmaz bitkisinden asparajin amino asidi keşfedilmiştir yılında glisin Glutamik Asit Threonin n 1938 yılında (en son). Amino asitlerin Genel Yapısı Tüm 20 a.a. de ortak olan yapı: Bir atomuna bağlı olarak; H, Karboksil grup (-OOH) Amino grup (-NH 2 ) Değişken Yan zincirler (R 1 20 ) bulunmaktadır.

2 Bir amino asidin genel yapısı Amino Grup H 2 N OOH Karboksil Grup H Değişken R Yan zincir Proteinlerin Yapısına Giren Amino Asitler Amino Asit Üç Harfli Kısaltma Tek Harfli Kısaltm a Alanin Ala A Arjinin Arg R Asparajin Asn N Aspartik Asp D Asit Sistein ys Glutamin Gln Q Glutamik Glu E Asit Glisin Gly G Histidin His H İzoleusin Ile I Amino Asit Üç Harfli Kısaltma Tek Harfli Kısaltm a Leusin Leu L Lizin Lys K Metionin Met M Fenilalanin Phe F Prolin Pro P Serin Ser S Threonin Thr T Triptofan Trp W Tirozin Tyr V Valin Val Y

3 Amino asitlerin bazı Özellikleri Amino asitlerin bazı Özellikleri Karboksil grubuna en yakın; 1. atomuna α- 2. atomuna β- 3. atomuna γ- 4. atomuna δ- 5. atomuna ε- denilmektedir. Tüm amino asitlerde amino grubu α- nuna bağlı olduğundan α-amino asit adı verilir. Glisin hariç (R=-H) tüm amino asitlerin α-nu nu asimetrik dur. Çünkü ü her bir a.a. de α- atomuna bağlı H, - OOH, -NH 2 olmak üzere dört farklı grup bağlıdır. Treonin ve izoleusin i gibi a.a lerin iki asimetrik ik karbon atomu vardır ve 4 izomer şeklinde bulunurlar. Amino asitlerin bazı Özellikleri Amino asitlerin bazı Özellikleri Bu durum amino asitlerin; Sulu çözeltilerde monokromatik ışığı ğ kırma ve amino asitlerin üç boyutlu yapısının (konfigürasyon) anlaşılmasını sağlar. Tüm amino asitler optik bakımından aktiftir. Amino asitler polarimetre cihazında ışığı sağa (+; dekstrorotator) ya da sola (-; levoratotor) çevirebilir. Proteinlerden izole edilen amino asitler + ya da olabilir.

4 Amino asitlerin bazı Özellikleri Amino asitler D- veya L- formunda olabilir. Gliseraldehit molekülünde asimetik atomuna bağlı olan OH grubu solda ise L-gliseraldehit, sağda ise D-gliseraldehit olduğunu daha önce görmüştük. H O OOH H O OOH H OH H NH 2 OH H H 2 N H H 2 OH R D-Gliseraldehid D-Amino Asit H 2 OH R L- Gliseraldehid L- Amino Asit

5 Amino asitlerin bazı Özellikleri Proteinlerde bunan tüm amino asitler L- konfigürasyonu gösterirler. D- a.a. ler ise, bakterilerin hücre çeperinde, bazı antibiyotiklerde ve bir kısım bitkisel peptitlerde bulunurlar. Amino Asitlerin Ail i Protonik ikdengesi Amino asitlerin i bazı Özellikleri i OO - Amino asitler, hem bir asidik (-OOH) hem de bir bazik gruba (-NH 2 ) sahip olduklarından, amfolit bileşiklerdir. ş Bunlar çözeltilerinde elektriksel yüklü moleküller halindedirler. Amino asitler, moleküllerinin net elektriksel yüklerinin sıfır olduğu ph da yani izoelektrik nokta ph sında Zwitterion i şeklinde d veya diğer bir ifade ile iki kutuplu şekilde bulunurlar. Amino Asitler nötral ph da genellikle dipolar iyon (Zwitterion) şeklinde bulunur. H 3 N + 3 H 2 N H R OOH H R

6 Amino asitlerin bazı Özellikleri Proteinler ; Hl veya H 2 SO 4 gibi kuvvetli asitlerle veya Pepsin, tripsin veya Kimotripsin gibi proteaz larla hidroliz edilerek Amino asitlerine parçalanır. Hidroliz edilen bu Amino asit karşımı ph 5.5da 5 da kağıt elektroforezine tutulursa 3 ana gruba ayrılır: 1-) ph da net elektrik yükü 0 olan amino asitler (genellikle monokarboksil ve monoamino gruplu a.a.ler) a Nötr a.a. a lerdir. 2-) Katoda yani (-) yüklü elektroda doğru göç eden a.a.ler. Bunlar birden fazla amino grubu ihtiva eden a.a.ler; a Bazik aalerdir a.a.lerdir. 3-) Anoda yani (+) yüklü elektroda doğru göç edenler. Bunlar da birden fazla karboksil grubu bulunduran a.a.ler;asidik a a.a.lerdir. a

7 Amino asitlerin Sınıflandırılması Esansiyel ve esansiyel olmayan amino asitler Biyolojik durumlarına göre: Eksojen a.a (Esansiyel a.a.) Endojen a.a ( Esansiyel olmayan a.a.) Yarı Eksojen (Yarı Esansiyel a.a.) Amino asitlerin bazıları vücutta sentezlenebildiği halde bir kısmı da sentezlenemez. Vücudun sentezleyemediği ve besinlerle dışardan ş alınmaları zorunlu olan amino asitlere esansiyel amino asitler veya eksojen amino asitler denir. Esansiyel ve esansiyel olmayan amino asitler Vücutta sentezlenebilen ve dışarıdan besinlerle alınması zorunlu olmayanlara ise esansiyel olmayan amino asitler veya endojen amino asitler denir. Esansiyel Yarı esansiyel Esansiyel olmayan amino asitler amino asitler amino asitler Histidin Arginin Glutamik asit Lizin Trozin Aspartik asit Triptofan Sistin Alanin Fenilalanin Glisin Prolin Metiyonin Serin Hidroksiprolin Treonin Leusini İzoloysiny Valin

8 Amino asitlerin sınıflandırılması Yapılarına göre: Genelde R gruplarına göre; Pozitif Negatif nötral polar polar-olmayan l Nötr Düz Zincirli, Aromatik Hidroksilli Sülfürlü Asidik Bazik Nötr Amino asitler mono-karboksilli ve mono-amino gruplu amino asitler; Glisin Alanin Valin Leusin Prolin Izoleusin

9 Hidroksilli Amino Asitler (-OH) Hidroksilli killi Amino Ail Asitler (O (-OH) Serin Theoronin Tirozin Aromatik Amino Asitler Aromatik Amino Asitler Fenilalanin Tirozin Titf Triptofan

10 Sülfür Grubu İhtiva Eden Amino Asitler Sülfür Grubu İhtiva Eden Amino Asitler Sistein Metionin Bazik amino Asitler Bazik Amino Asitler Birden Fazla amino grubuna sahip a.asitlerdir. Lizin Arjinin Histidin

11 Asidik Amino Asitler Aidik Asidik Amino Aitl Asitler Birden Fazla karboksil grubu bulunduran a.asitlerdir Aspartik Asit Glutamik Asit Asparajin Glutamin Polar olmayan a.a. Polar olmayan a.a. Suda çok az çözünürler ü Prolin bir α-imino asittir. α- nu ve amino grubu halka oluşturur. Yan zinciri düz (5) Alanin, Valin, Leusin, İzoleusin, Prolin Aromatik(2) Fenilalanin, l i Triptofan l l l ( ) Sülfüdril gruplu (1) Metionin

12 Yüksüz Polar Yan Zincire sahip a.a.ler H HO H 2 N Hidroksiprolin HO O Suda fazla çözünür Su ile H bağı yaparlar Hidroksilli a.a. a (tirozin serin ve theoronin) Amid gruplar (asparajin, glutamin) Sülfür (sistein) Protein Yapısındaki Nadir Amino Asitler 20 a.a. İlave olarak. 4-hidroksiprolin hd (kollajen ve bazı bitki proteinlerinde) Hidroksilizin ili i (kollajen) Pridin halkasından 4 lizin amino asidin bağlanması ile oluşan dezmozin ve izodezmosin (Elastin) Not: Bunlar için üçlü kod bulunmaz. Muhtemelen kodlanan a.a a yerleştirildikten sonra protein enzimatik olarak modifiye edilir.

13 Non-protein a.a. D-konfigurasyondaki a.a.ler Protein yapısında bulunan 20 L-formu a.a.den başka kadar a.a. Doğada mevcuttur. Willardine, izowillardine, mimozin, lathyrine, vicine, convicine gibi amino asitler bunlara örnek olarak verilebilir. antibiyotiklerin tikl (D-glutamik asit) bakteri hücre duvarlarının (D-glutamik asit) bazı böcek larvalarının (D-alanin) toprak solucanlarının (D-serin) yapısında bulunur. Metabolizmada ara bileşik olanlar β-alanin pantotenik asit (vitaminlerin yapı taşı) sentezinde, Ornitin Arjinin sentezinde Homosistein ve homoserin a.a. a Sentezinde oluşan ara bileşiklerdir. Amino asitlerin reaksiyonları 1.) Alkollerle reaksiyonları: A.a.lerin karboksil grupları asit varlığında alkollerle ester oluşturabilirler. r r. Bu esterler r uçucudurlar. Bu özellikleriden faydalanılarak gaz kromatografide (G) ayrıştırılabilirler. ş

14 Amino asitlerin reaksiyonları Amino asitlerin reaksiyonları 2) 2.) Peptid bağı oluştururlar 3.) Nitröz asitle reaksiyonları A.a.ler nitröz asitle reaksiyona girdiklerinde ortama serbest azot verilir. Bunlar kararlı olmayan diazo ürünleridir. Bu reaksiyondan faydalanarak a-amino amino gruplarının tayini yapılabilmektedir. Prolin ve hidroksiprolin bu reaksiyonu vermez. 4) 4.) 24-dinitroflorobenzen 2,4 reaksiyonu A.a. Tin amino grubu 2,4-dinitroflorobenzen ile reaksiyona girerek renkli 2,4-dinitrofenil türevini oluştururlar. Bu reaksiyon yardımıyla protein veya peptidlerin terminal amino asitlerin belirlenmesi gerçekleştirilebilir. Amino asitlerin reaksiyonları Amino asitlerin reaksiyonları 5.) Ninhidrin reaksiyonu A. Asitler ninhidrin ile reaksiyona girerek kendilerine özgü kiremit kırmızısı ile koyu mor rengi arasında değişen renkli kompleksler oluştururlar. Bundan faydalanılarak ampirik kalitatif tayinleri yapılabilir. 6.) Metilleşme reaksiyonları Amino asitlerin metilleşmesiyle oluşan türev maddeler biyolojik reaksiyonlarda metil verici kaynak olarak kullanılır.

15 Amino asitlerin reaksiyonları Amino asitlerin reaksiyonları 7.) Dekarboksilasyon A.a.lerden kuvveli bazik ortamlarda bir mol O 2 açığa çıkar. Örneğin Histidin dekarboksilasyonla Histamin e dönüşür. Histamin alerjik reaksiyonlarda görev yapmakla birlikte hayvanlarda mide salgısını artırıcı bir hormon olarak da iş görür. 8) 8.) O 2 ile reaksiyonları Bu reaksiyon sonucu karbamino grupları oluşur. Bu olay hemoglobindeki amino grupları ile O 2 arasında da oluşmakta ve O 2 in akciğerlere taşınmasında rol oynamaktadır. Amino asitlerin reaksiyonları Yukarıda sayılanlardan başka; amino asitlerin amino gruplarının asetilleşme ve benzoilleşme reaksiyonları da vardır. Ayrıca; Millon, Sakaguchi, nitroprussit, aldehit, folin, ve Sullivan reaksiyonlarını da saymak mümkündür. Bu kısımdakiler genellikle renk oluşumuna dayanan özel reaksiyonlardır.